(57)【要約】【課題】給電線に設けた発光素子を非接触の電磁結合で駆動する電飾装置において、発光素子の数が変わっても発光素子の発光輝度を一定に保持する。【解決手段】発光体３の数が想定最大個数より少なく、給電線1,2 を含めた複合負荷が小さい時は、本発明（右半部）では、給電線に供給される電流(4) が規定値に達したのを電流検知回路が検出し、電流検知回路は制御回路に信号を送り、駆動回路が供給線へ駆動信号(1)(2)を与えるのを停止させ、給電線への電流の供給を停止する。負荷の減少により、負荷が大きい場合よりも大きな電流が給電線１，２や駆動回路に流れることを予定して発熱対策を講じる必要がない。数を変化させても発光体の輝度は変化せず、動作が安定する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
給電線と、前記給電線を交流駆動する駆動回路と、前記給電線に対して着脱可能であり電磁結合により前記給電線から非接触で給電を受ける受電コイル及び該受電コイルに接続された発光素子を有する発光体とを備えた電飾装置において、
前記給電線に流れる電流が所定の基準値を越えたことを検出した場合に前記駆動回路が前記給電線を駆動する時間を変化させる為の電流検知回路を備えたことを特徴とする電飾装置。
【請求項２】
給電線と、前記給電線を交流駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、前記給電線に対して着脱可能であり電磁結合により前記給電線から非接触で給電を受ける受電コイル及び該受電コイルに接続された発光素子を有する発光体とを備えた電飾装置において、
前記給電線に流れる電流が所定の基準値を越えたことを検出した場合に前記制御回路に停止信号を出力する電流検知回路を備え、
前記制御回路は、前記電流検知回路から前記停止信号を入力された場合に、前記駆動回路による前記給電線の駆動を停止するように構成されたことを特徴とする電飾装置。
【請求項３】
前記電流検知回路による前記給電線の電流の検知は、前記給電線が駆動される交流の周期毎に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の電飾装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、駆動回路により交流駆動される給電線の任意の位置に、受電コイルに発光素子を接続してなる発光体を着脱可能に取付け、給電線と発光体の受電コイルの電磁結合によって発光素子を発光させる電飾装置に係り、特に給電線に取り付ける発光体の数を変更した場合等にも発光体の輝度を一定に保持しつつ電力消費を最小限度に抑え、更に駆動回路の小型化も可能とする改良技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は図４に示すような電飾装置を提案している。この電飾装置は、交流駆動される給電線１，２の任意の位置に、受電コイルと発光素子からなる発光体３を着脱可能に取付け、給電線１，２と発光体３の受電コイルの電磁結合によって発光素子を発光させるものである。
【０００３】
図４に示すように、前記電飾装置は、商用電源もしくは電池から供給される電力を一定な電圧に変換する電源５と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発信回路６と、発信回路６の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路７と、発光部３の動作を司る信号を発生する制御回路８と、制御回路８の信号により電源５からの電流を給電線１，２に供給する駆動回路９からなる駆動部を有している。給電線１，２は、発光体３に対して交互に逆方向に電流を流すことができるように接続された皮膜線で構成される。
【０００４】
図４に示す給電線１，２に取り付けられた発光体３は、図５に詳細を示すように、分割された磁性体コア１０（フェライトコア）と、これに皮膜銅線を巻き込むことにより作られる受電コイル１１と、この分割された磁性体コア１０の端面を接合させて全体をホールドする樹脂製のホルダー１２と、ホルダー１２の表面に固定されて受電コイル１１に接続された発光素子（ＬＥＤ１３）よりなる。図６に示すように、このＬＥＤ１３は受電コイル１１に対して互いに逆方向に接続される。この発光体３は２本の給電線１，２を挟む様に設置し、ホルダー１２を閉じることにより給電線１，２からの電力を得ることができる状態となる。
【０００５】
図７に示すように、実際の動作においては、２本の給電線１，２に数ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度の周期で交互に電圧(1)(2)を印加することにより、発光体３の受電コイル１１には交流の電流(3) が発生する。これにより互いに逆方向に接続されたＬＥＤ１３はともに発光することとなる。
【０００６】
このような電飾装置においては、給電線１，２に設ける発光体３の数を変更した場合、給電線１，２と発光体３で構成される負荷の状態が変わり、給電線１，２に流れる電流が変化して発光体３に一定の安定した電力を供給することが困難になることが想定される。そのため、本出願人は、上記電飾装置において、給電線の電流を検出し、これに合せてインダクタンスを段階的に切り替えることにより給電線の負荷を調整する手段を設けることを下記特許文献１において提案している。
【特許文献１】特開２００４−１６６４４９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１記載の考案によれば、負荷の調整のために給電線のインダクタンスを機械的な構造で段階的に切り替える手段を採用していたが、このような負荷切り替え手段は構造が複雑でコストが高いという問題があった。
【０００８】
そこで、本願考案者は、上記原理の電飾装置において、給電線に設ける発光体の数を変更した場合、給電線及び発光体で構成される負荷が変わり、給電線に流れる電流が変化して発光体に供給される電力に不都合が生じる現象について、上記特許文献１記載の考案を提案した後も鋭意研究を進めた結果、以下に説明するような課題を見出すに至った。
【０００９】
上記電飾装置の受電コイル１１に生じる図８に示す電流のグラフにおいて、受電コイル１１に発生する電流の内、給電線１，２の電流により直接誘導される部分（ａ）は、給電線１，２に加わる電圧と、給電線１，２及びこれに接続された発光体３により構成される負荷により決定される。また、給電線１，２の電流が停止し、この後に受電コイル１１に発生する逆起電力による電流のピーク値Ｃは、給電線１，２の電流が停止したときの受電コイル１１の電流（電流（ａ）のピーク値Ａ）に規定される。すなわち、逆起電力にて発生する電流（ピーク値Ｃ）は、逆起電力のピーク電圧値と、受電コイル１１及びこれに接続されるＬＥＤ１３の複合負荷により決定される。
【００１０】
このように、上記電飾装置において受電コイル１１に生じる電流のグラフを本考案者が検討したところ、発光体３の輝度は、給電線１，２の電流により直接誘導される部分（ａ）だけでなく、受電コイル１１の逆起電力による部分（ピークをＣとする部分）も相当大きいことが判明した。
【００１１】
図８中の実線で示す電流値のように、上記電飾装置の発光体３の発光に大きな影響を持つ逆起電力は、給電線１，２に加わる電圧及び受電コイル１１に発生する電流（給電線１，２に流れる電流）がピーク値に立ち上がるまでの時間ｔ1 により決定されることとなる。ところが、発光体３の数が少なく給電線１，２を含めた複合負荷が小さい場合には、図８中の破線で示す電流値のように、受電コイル１１に発生する電流は急峻に立ち上がる特性を示し、ピーク値Ａに至るまでに要する時間は短くなり、ｔ2 （＜ｔ1 ）でピーク値Ａに達するので、総じて給電線１，２に流れる給電電流の総量は大きくなる。従って、ピーク値Ａに達した後の給電（ｔ2 からｔ1 に至る略矩形の薄墨領域）は無駄になり、発熱量が増加し、駆動回路の回路設計としては発熱に対処できるような構造が必要となり、装置全体としての大型化・重量の増加・コストの上昇を招くこととなる。
【００１２】
本考案は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、非接触の電磁結合で発光素子を駆動する電飾装置において、給電線に接続される発光素子の数・給電線の長さの変化によって給電線を流れる電流が変化した場合においても、負荷を調整する等の複雑な手段を使用せず、簡単な構成・手段により、発光素子の発光輝度を一定に保持して表示品位の低下を防ぐことができると共に、駆動回路の無駄な発熱を防ぐことが出来る電飾装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載された電飾装置は、給電線と、前記給電線を交流駆動する駆動回路と、前記給電線に対して着脱可能であり電磁結合により前記給電線から非接触で給電を受ける受電コイル及び該受電コイルに接続された発光素子を有する発光体とを備えた電飾装置において、
前記給電線に流れる電流が所定の基準値を越えたことを検出した場合に前記駆動回路が前記給電線を駆動する時間を変化させる為の電流検知回路を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載された電飾装置は、給電線と、前記給電線を交流駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、前記給電線に対して着脱可能であり電磁結合により前記給電線から非接触で給電を受ける受電コイル及び該受電コイルに接続された発光素子を有する発光体とを備えた電飾装置において、
前記給電線に流れる電流が所定の基準値を越えたことを検出した場合に前記制御回路に停止信号を出力する電流検知回路を備え、
前記制御回路は、前記電流検知回路から前記停止信号を入力された場合に、前記駆動回路による前記給電線の駆動を停止するように構成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載された電飾装置は、請求項１又は２に記載の電飾装置において、
前記電流検知回路による前記給電線の電流の検知は、前記給電線が駆動される交流の周期毎に行われることを特徴としている。
【考案の効果】
【００１６】
電磁誘導を利用した上記電飾装置において、発光体の輝度は受電コイルの逆起電力による部分が大きいことに注目して、給電線に流れる電流が規定値に達したときに駆動線への電流の供給を停止することにより、受電コイルに発生する逆起電力を一定値に保つことができ、これにより発光体の輝度を均一に保つことが出来る。また、この様な駆動を行うことにより、駆動回路が給電線に流す電流を規定値以下にすることができ、電流や発熱を最小限度に抑えることが可能となり、更に、駆動部の小型化も可能となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本考案を実施するために出願人が出願時点で最良と思う本考案の電飾装置の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
図１は本電飾装置の全体の回路構成図であり、図２は本電飾装置の駆動時（供給電流が規定値を越えない場合）における各部の信号等の波形図であり、図３は本電飾装置の駆動時（供給電流が規定値を越えた場合における従来例との比較）における各部の信号等の波形図である。
【００１８】
図１に示すように、本例の電飾装置は、駆動部で給電線１，２を駆動し、給電線１，２に設けた発光部３を発光駆動する構成である。駆動部は、商用電源もしくは電池から供給される電力を一定な電圧に変換する電源５と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発信回路６と、発信回路６の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路７と、発光部３の動作を司る信号を発生する制御回路１８と、制御回路１８よりの信号により電源５からの電流を給電線１，２に供給する駆動回路１９と、給電線１，２に流れる電流が規定値を超えたことを検出した場合に制御回路１８に停止信号を出力して駆動回路１９を停止させることができる電流検知回路２０を有している。給電線１，２は、発光体３に対して交互に逆方向に電流を流すことができるように接続された皮膜線で構成される。発光体３の構成は図５及び図６を参照して説明した従来の例と同一である。
【００１９】
本例では、駆動部の構成、特に電流による発熱に対する耐久性からみた駆動回路１９の許容電流を本電飾装置で使用が想定される発光体３の最大個数から定めておき、上限の個数よりも少ない発光部を使用するために負荷が予想される最大負荷よりも小さい場合に、発光体３に大電流が流れて無効電流による発熱等の問題が生じないように、給電線１，２の電流を検知して規定値を超えたところで給電線１，２の駆動時間を制御する（給電を打ち切る）ものである。
【００２０】
この駆動時の作用を図２及び図３を参照して説明する。図２は給電線１，２への供給電流が規定値を超えない場合の各部の動作を示す。
図２に示すように、実際の動作においては、２本の給電線１，２に数ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度の周期で交互に電圧(1)(2)を、図１及び図４に矢印で示すように、互いに逆方向へ電流が流れるように印加することにより、発光体３の受電コイル１１には交流の電流(3) が発生する。これにより互いに逆方向に接続されたＬＥＤ１３はともに発光することとなる。また、電流検知回路２０には、電源５から供給され、駆動回路１９を経て給電線１，２に供給される駆動電流の波形が表れる。
【００２１】
図３は給電線への供給電流が規定値を超えた場合の各部の動作を、従来構成の場合と本例（本考案）での場合とで比較したものである。
図３に示すように、図３の左半部の従来構成の動作に示すように、発光体３の数が想定した最大個数よりも少なく、給電線１，２を含めた複合負荷が小さいときは、給電線１，２を流れる電流(4) は大きくなり、これに伴い、発光体３の受電コイル１１に流れる電流(3) も大きくなる。この為、駆動回路１９には大きな電流が流れ、回路としての負荷は増大する。
【００２２】
これに対し、本例では、図３の右半部の本考案での動作に示すように、給電線１，２に供給される電流(4) が規定値に達したことを電流検知回路２０が検出すると、電流検知回路２０が制御回路１８に停止信号を送り、制御回路１８は駆動回路１９を制御して供給線１，２への駆動信号(1)(2)を停止する。給電線１，２への駆動信号がＯＦＦとなれば、給電線１，２への電流の供給が停止する。
【００２３】
この為、駆動回路１９を流れる電流は規定値以下となり、駆動回路１９は負荷の変動に対しての冗長性を考慮する必要がなくなり小型化することが可能となる。つまり、負荷の減少により、負荷が大きい場合よりも大きな電流が給電線１，２や駆動回路１９に流れることを予定して発熱に対する対策を講じておく必要がない。また、この様な構成とすることにより負荷である発光体３の数を変化させても輝度が変化することがなくなり、安定した動作の電飾装置を提供できる。
【００２４】
図８を参照して本例の作用をさらに説明すると、図８中の実線で示す電流値のように、発光体３の数が少なく給電線１，２を含めた複合負荷が小さい場合には、図８中の破線で示す電流値のように、受電コイル１１に発生する電流（給電線１，２に流れる電流）は急峻に立ち上がる特性を示し、ピーク値Ａに至るまでに要する時間は短くなり、ｔ2 （＜ｔ1 ）でピーク値Ａに達するので、仮に本例のように電流検知回路２０がピーク値Ａを基準値として検出して給電線１，２の電圧を打ち切る操作を行わなければ、ピーク値Ａに達した後に供給した電力（図８中、ｔ2 からｔ1 に至る斜線を施した領域）は無駄になり、発熱量が増加し、駆動回路１９の回路設計としては発熱に対処できるような構造が必要となり、装置全体としての大型化・重量の増加・コストの上昇を招くこととなる。
【００２５】
しかし、本例では、ピーク値Ａを電流検知回路２０が検出して駆動回路１９による給電線１，２の駆動電圧印加を打ち切り、給電側の駆動電圧信号(1)(2)のパルスのパルス幅を短く調整しているので、受電コイル１１に生じる電流値のグラフは図８中の破線に示すように給電線１，２の電流がＡに達した時刻ｔ2 に０となり、無効電力を生じることなく、逆起電力により受電コイル１１には反対向きのピーク値Ｃの電流を生じることとなる。よって、電力の無駄がなくなる。さらに、発光体３の逆起電力による電流のピーク値も大きくなることがないので、発光体３の明るさも変わらない。
【００２６】
なお、本例では、電流検知回路２０による電流の検出を、給電線１，２が駆動される交流の周期毎に行うこととし、供給線１，２の電流変化に遅滞なく対応するものとする。また、基準値を電流検知回路２０が検出して給電側の駆動電圧のパルス幅を短く調整する場合に、同パルスの周波数を高くしてパルス間隔を短くすれば電力消費が大きくなり、発光体３の輝度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は電磁誘導を利用した本考案の実施形態の電飾装置の給電部の回路構成図である。
【図２】図２は同電飾装置の駆動において供給電流が規定値を超えない場合の各部の動作を示す波形図の一例である。
【図３】図３は同電飾装置の駆動において供給電流が規定値を超えた場合の各部の動作を従来構成の場合と本例の場合とで比較して示す波形図の一例である。
【図４】図４は電磁誘導を利用した従来の電飾装置の給電部の回路構成図である。
【図５】図５は同電飾装置の発光体（受電部）の断面図である。
【図６】図６は同発光体の回路構成図である。
【図７】図７は同電飾装置の駆動波形図の一例である。
【図８】図８は同電飾装置の駆動波形図における受電コイルの電流の波形を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…給電線
２…給電線
３…発光体
５…電源
６…発信回路
７…分周回路
１１…受電コイル
１３…ＬＥＤ（発光素子）
１８…制御回路
１９…駆動回路
２０…電流検知回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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